(57)【要約】【課題】  一般の磁界環境下において、回転角検出機構間の漏れ磁束の影響を低減し、常に精度の高い検出を行うことができるタンデム型回転検出装置を提供すること。【解決手段】  本発明のタンデム型回転検出装置は、円筒形状のハウジング１の内側に設けられた第１のアウタコア部１０Ａのコイル１１Ａに磁束を発生させ、ハウジング１の中心部に挿入された回転軸４Ａの回転角を検出する第１の回転検出機構２Ａと、第１の回転検出機構２Ａに併設され、ハウジング１の内側に設けられた第２のアウタコア部１０Ｂのコイルに磁束を発生させ、ハウジング１の中心部に回転軸４Ａと直列に挿入された回転軸４Ｂの回転角を検出する第２の回転検出機構２Ｂとを備え、ハウジング１は非磁性材で形成することとした。【選択図】      図１
2005121501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形状のハウジングの内側に設けられた第１のアウタコア部のコイルに磁束を発生させ、前記ハウジングの中心部に挿入された回転軸の回転角を検出する第１の回転検出機構と、前記第１の回転検出機構に併設され、前記ハウジングの内側に設けられた第２のアウタコア部のコイルに磁束を発生させ、前記回転軸の回転角を検出する第２の回転検出機構とを備え、前記ハウジングは非磁性材で形成することを特徴とするタンデム型回転検出装置。
【請求項２】
前記第１の回転検出機構と前記第２の回転検出機構との間に遮蔽板を設けることを特徴とする請求項１に記載のタンデム型回転検出装置。
【請求項３】
前記回転軸は、直列に設置された２本の回転軸とし、前記第１の回転検出機構と前記第１の回転検出機構とにより前記２本の回転軸の回転角度をそれぞれ検出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のタンデム型回転検出装置。
【請求項４】
前記回転軸は、連続する１本の回転軸とし、前記第１の回転検出機構と前記第１の回転検出機構とにより回転角度差を検出して前記回転軸の回転トルクを検出することを特徴とする請求項１または請求項に記載のタンデム型回転検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転角検出機構間の漏れ磁束の影響を低減し、常に精度の高い検出を行うことができるタンデム型回転検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図３は、従来のタンデム型回転検出装置の側面断面図である。
【０００３】
図３に示すように、この種の従来のタンデム型回転検出装置（例えば、特許文献１参照）は、回転軸の回転角検出を行うもので、円筒形状のハウジング１０１の中心部に回転軸１０４Ａと回転軸１０４Ｂとが直列に設けられ、ハウジング１０１の内側には回転軸１０４Ａの回転角を検出する第１の回転角検出機構１０２Ａと、回転軸１０４Ｂの回転角を検出する第２の回転角検出機構１０２Ｂとが設けられている。第１の回転角検出機構１０２Ａは、ハウジング１０１の内側に第１のアウタコア部１１０Ａと第１のステータコア部１３０Ａとが平行に設けられ、第１のアウタコア部１１０Ａに対応する内側の位置で第１のインナコア部１２０Ａが回転軸１０４Ａに取り付けられ、第１のステータコア部１３０Ａに対応する内側の位置で第１のロータコア部１４０Ａが回転軸１０４Ａに取り付けられている。
【０００４】
第１のアウタコア部１１０Ａは、巻線が巻かれコイル１１１Ａが形成され、コイル１１１Ａの端末は、それぞれ対応する２本のアウタコアピン１１２Ａ（水平方向に併設）に接続し交流電圧が印加される。第１のインナコア部１２０Ａは、巻線が巻かれコイル１２１Ａが形成されている。
【０００５】
第１のステータコア部１３０Ａは、環状方向に沿って設けられた複数のステータコア歯１３２Ａに巻線が巻かれコイル１３１Ａが形成され、Ｘ方向（水平方向）とＹ方向（垂直方向）ごとに互いに接続されたコイル１３１Ａの４本の端末は、それぞれ対応する４本のステータコアピン１３２Ａ（水平方向に併設）に接続している。第１のロータコア部１４０Ａは、回転軸１０４Ａの円周方向に沿って設けられた複数のロータコア歯１４２Ａに巻線が巻かれコイル１４１Ａが形成されている。
【０００６】
以上の構成により第１の回転角検出機構１０２Ａは、第１のアウタコア部１１０Ａのコイル１１０Ａに交流電圧が印加されると、第１のインナコア部１２０Ａと第１のステータコア部１３０Ａを介し、第１のステータコア部１３０Ａに回転軸１０４Ａの回転角に応じた電圧が誘起され、回転軸１０４Ａの回転角の検出が行われる。
【０００７】
また、第２の回転角検出機構１０２Ｂは、第１の回転角検出機構１０２Ａと同様に、第２のアウタコア部１１０Ｂと、第２のインナコア部１２０Ｂと、第２のステータコア部１３０Ｂと、第２のロータコア部１４０Ｂとで構成され、回転軸１０４Ｂの回転角の検出が行われる。なお、回転軸１０４Ａと回転軸１０４Ｂとの回転角により、両者間の回転角度差を検出することができる。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−９８０１９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来のタンデム型回転検出装置には、次のような問題があった。
【００１０】
上記したごとく、従来のタンデム型回転検出装置は、回転軸１０４Ａと回転軸１０４Ｂの互いの回転角度を検出することができるが、ハウジング１０１は、強磁界の環境でも使用できるように磁性材で形成されているため、一般の磁界環境下においても、第１の回転角検出機構１０２Ａより第２の回転角検出機構１０２Ｂに矢印で示すように、ハウジング１０１に沿って第１のアウタコア部１１０Ａよりの漏れ磁束１０９Ａが移動し、第２の回転角検出機構１０２Ｂは、漏れ磁束１０９Ａの影響を受け、回転軸１０４Ｂの回転角の検出性能に影響が発生することがある。同様に、第２の回転角検出機構１０２Ｂより第１の回転角検出機構１０２Ａにも漏れ磁束が移動し、回転軸１０４Ａの回転角の検出性能に影響が発生することがある。なお、第１の回転角検出機構１０２Ａと第２の回転角検出機構１０２Ｂとの間に遮蔽板を設けることも考えられるが、漏れ磁束の防止として効果は薄く不十分であり、依然として漏れ磁束の影響を受けるという問題がある。
【００１１】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、一般の磁界環境下において、回転角検出機構間の漏れ磁束の影響を低減し、常に精度の高い検出を行うことができるタンデム型回転検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のタンデム型回転検出装置は、円筒形状のハウジングの内側に設けられた第１のアウタコア部のコイルに磁束を発生させ、前記ハウジングの中心部に挿入された回転軸の回転角を検出する第１の回転検出機構と、前記第１の回転検出機構に併設され、前記ハウジングの内側に設けられた第２のアウタコア部のコイルに磁束を発生させ、前記回転軸の回転角を検出する第２の回転検出機構とを備え、前記ハウジングは非磁性材で形成することとした。
【００１３】
また、前記第１の回転検出機構と前記第２の回転検出機構との間に遮蔽板を設けることとした。
【００１４】
また、前記回転軸は、直列に設置された２本の回転軸とし、前記第１の回転検出機構と前記第１の回転検出機構とにより前記２本の回転軸の回転角度をそれぞれ検出することとした。
【００１５】
さらに、前記回転軸は、連続する１本の回転軸とし、前記第１の回転検出機構と前記第１の回転検出機構とにより回転角度差を検出して前記回転軸の回転トルクを検出することとした。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のタンデム型回転検出装置は、円筒形状のハウジングの内側に設けられた第１のアウタコア部のコイルに磁束を発生させ、前記ハウジングの中心部に挿入された回転軸の回転角を検出する第１の回転検出機構と、前記第１の回転検出機構に併設され、前記ハウジングの内側に設けられた第２のアウタコア部のコイルに磁束を発生させ、前記回転軸の回転角を検出する第２の回転検出機構とを備え、前記ハウジングは非磁性材で形成することとしたため、一般の磁界環境下において、回転角検出機構間の漏れ磁束の影響を低減し、常に精度の高い検出を行うことができる。
【００１７】
また、前記第１の回転検出機構と前記第２の回転検出機構との間に遮蔽板を設けることとしたため、回転角検出機構間の漏れ磁束の影響をさらに低減することができる。
【００１８】
また、前記回転軸は、直列に設置された２本の回転軸とし、前記第１の回転検出機構と前記第１の回転検出機構とにより前記２本の回転軸の回転角度をそれぞれ検出することとしたため、常に精度の高い２本の回転軸の回転角度の検出を行うことができる。
【００１９】
さらに、前記回転軸は、連続する１本の回転軸とし、前記第１の回転検出機構と前記第１の回転検出機構とにより回転角度差を検出して前記回転軸の回転トルクを検出することとしたため、常に精度の高い回転トルクの検出を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態のタンデム型回転検出装置について図面を用いて説明する。
【実施例】
【００２１】
図１は、本発明の実施の形態のタンデム型回転検出装置の断面図である。
【００２２】
図１に示すように、本発明の実施の形態の回転検出装置は、ハウジング１に回転軸４Ａと回転軸４Ｂとが直列に設けられ、ハウジング１の内側には回転軸４Ａの回転角を検出する第１の回転角検出機構２Ａと、回転軸４Ｂの回転角を検出する第２の回転角検出機構２Ｂとが設けられている。第１の回転角検出機構２Ａは、第１のアウタコア部１０Ａと第１のステータコア部３０Ａとが平行に設けられ、第１のアウタコア部１０Ａに対応する内側の位置で第１のインナコア部２０Ａが回転軸４Ａに取り付けられ、第１のステータコア部３０Ａに対応する内側の位置で第１のロータコア部４０Ａが回転軸４Ａに取り付けられている。
【００２３】
第１のアウタコア部１０Ａは、コイル１１Ａが形成され、コイル１１Ａの端末は、それぞれ対応する２本のアウタコアピン１２Ａ（水平方向に併設）に接続し交流電圧が印加される。第１のインナコア部２０Ａは、巻線が巻かれコイル２１Ａが形成されている。
【００２４】
第１のステータコア部３０Ａは、複数のステータコア歯３２Ａに巻線が巻かれコイル３１Ａが形成され、Ｘ方向（水平方向）とＹ方向（垂直方向）ごとに互いに接続されたコイル３１Ａの４本の端末は、それぞれ対応する４本のステータコアピン３２Ａ（水平方向に併設）に接続している。第１のロータコア部４０Ａは、複数のロータコア歯４２Ａに巻線が巻かれコイル４１Ａが形成されている。
【００２５】
第１の回転角検出機構２Ａは、第１のアウタコア部１０Ａに交流電圧が印加されると、第１のインナコア部２０Ａを介し発生した磁束による電圧が第１のロータコア部４０Ａに与えられ第１のロータコア部４０Ａと第１のステータコア部３０Ａとは磁気結合し、第１のステータコア部３０Ａに回転軸４Ａの回転角に応じた電圧が誘起され、回転軸４Ａの回転角の検出が行われる。また、第２の回転角検出機構２Ｂは、第１の回転角検出機構２Ａと同様に第２のアウタコア部１０Ｂと、第２のインナコア部２０Ｂと、第２のステータコア部３０Ｂと、第２のロータコア部４０Ｂとで構成され、回転軸４Ｂの回転角の検出が行われる。
【００２６】
本発明の実施の形態のタンデム型回転検出装置は、第１のアウタコア部１０Ａのコイル１１Ａと、第２のアウタコア部１０Ｂのコイル１１Ｂに交流電圧が印加され回転軸４Ａ、４Ｂの回転角の検出が行われるが、ハウジング１は、例えばＳＵＳ３０３の非磁性材で形成するため、磁束が外部に透過し、漏れ磁束がハウジング１に沿って移動することはなく、漏れ磁束の影響を低減することができる。本発明の実施の形態のタンデム型回転検出装置は、一般の環境下で使用するものであり、外部より強磁性の影響を受けることなく回転角の検出が行われる。なお、回転軸４Ａと回転軸４Ｂとの回転角により、両者間の回転角度差を検出することができる。
【００２７】
図２は、回転軸の回転角に対する検出誤差データの図であり、図２（ａ）は、従来の実施の形態のタンデム型回転検出装置の検出誤差データであり、図２（ｂ）は、本発明の実施の形態のタンデム型回転検出装置の検出誤差データである。
【００２８】
本発明の実施の形態のタンデム型回転検出装置は、回転軸４Ａ、４Ｂ（図１参照）の回転角を第１、第２のステータコア部３０Ａ、３０Ｂ（図１参照）より電気角で検出し、回転軸４Ａと回転軸４Ｂとの回転角度差（度）は、第１、第２のステータコア部３０Ａ、３０Ｂより検出する回転角の差として検出する。従来のタンデム型回転検出装置も、同様にして、回転軸の回転角と、回転角度差（度）を検出する。
【００２９】
図２（ａ）は、横軸に従来のタンデム型回転検出装置の機械的の回転角度差θ（度）を示し、縦軸に機械的の回転角度差θ（度）に対する検出誤差（分）を示す。図２（ａ）に示すように、従来のタンデム型回転検出装置の検出誤差データΔθｈは、漏れ磁束１０９Ａ（図３参照）の影響を受け、高い値を示していることが分かる。なお、回転角の検出は、図２に示す第１のステータコア部１３０Ａのステータコア歯１３２Ａと、第１のロータコア部１４０Ａのロータコア歯１４２Ａの設定数に応じた角度ごとに繰り返し行われ、検出誤差データΔθｈも周期的に繰り返される山形波形の値を示している。
【００３０】
図２（ｂ）は、横軸に本発明の実施の形態のタンデム型回転検出装置の機械的の回転角度差θ（度）を示し、縦軸に回転角度差θ（度）に対する検出誤差（分）を示す。図２（ｂ）に示すように、本発明の実施の形態のタンデム型回転検出装置の検出誤差データΔθｉは、０度から３６０度の全般に亘り１分以内の極めて低い値を示していることが分かる。本発明の実施の形態のタンデム型回転検出装置は、従来のタンデム型回転検出装置と同様に回転角の検出が繰り返し行われるが、検出誤差データΔθｈが全般に亘り極めて低い値を示しているため、全般に亘りフラットの極めて低い値を示している。
【００３１】
図２から分かるように、本発明の実施の形態のタンデム型回転検出装置は、前記した漏れ磁束の影響を低減することにより、検出誤差データΔθｉが、従来のタンデム型回転検出装置の検出誤差データΔθｈに対し約半分の極めて低い値になっており、常に精度の高い検出ができる。
【００３２】
以上述べたように、本発明の実施の形態のタンデム型回転検出装置は、一般の磁界環境下において、回転角検出機構間の漏れ磁束の影響を低減し、常に精度の高い検出を行うことができる。
【００３３】
なお、本発明の実施の形態のタンデム型回転検出装置は、第１の回転角検出機構２Ａと第２の回転角検出機構２Ｂとの間に遮蔽板５を設け、回転角検出機構間の漏れ磁束の影響をさらに低減することもできる。
【００３４】
さらに、本発明の実施の形態のタンデム型回転検出装置は、回転軸４Ａと回転軸４Ｂとの回転角の検出を行う回転検出装置につき説明したが、これに限定することなく、回転軸４Ａと回転軸４Ｂとを１本の回転軸とし、２個の回転角検出機構により１本の回転軸のトルクの検出を行うこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態のタンデム型回転検出装置の断面図である。
【図２】回転軸の回転角に対する検出誤差データの図であり、図２（ａ）は従来の実施の形態のタンデム型回転検出装置の検出誤差データであり、図２（ｂ）は本発明の実施の形態のタンデム型回転検出装置の検出誤差データである。
【図３】従来のタンデム型回転検出装置の側面断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１、ハウジング
４Ａ、４Ｂ  回転軸
２Ａ  第１の回転角検出機構
２Ｂ  第２の回転角検出機構
５  遮蔽板
１０Ａ、５０Ａ  第１のアウタコア部
１０Ｂ、５０Ｂ  第２のアウタコア部
１７ａ、１７ｂ、５７ａ、５７ｂ  巻線、
１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ、５５ａ、５５ｂ、５６ａ、５６ｂ  巻線端末
１１Ａ、１１Ｂ、２１Ａ、３１Ａ、４１Ａ、５１Ａ、５１Ｂ  コイル
１８、５８  交流発振器
２０Ａ  第１のインナコア部
２０Ｂ  第２のインナコア部
３０Ａ  第１のステータコア部
３０Ｂ  第２のステータコア部
４０Ａ  第１のロータコア部
４０Ｂ  第２のロータコア部
【図１】
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【図２】
2005121501.tif 000004
【図３】
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